Az űrbéli sugárzás szétkapja a szilícium-karbid eszközöket?

Az ETH Zürich és az ausztrál ANSTO közös kutatásai áttörést hoztak a szilícium-karbid (SiC) alapú áramkörök sugárzásállóságának megértésében. A vizsgálat során különféle SiC-eszközöket – például MOSFET-eket és Junction Barrier Schottky diódákat – bombáztak koncentrált részecskenyalábbal, olyan körülmények között, amilyeneket az űrben is tapasztalhatnának.

Sérülékeny áramkörök, szeszélyes részecskék

A kutatók kimutatták, hogy a rövid hatótávolságú részecskék úgynevezett single event leakage current (SELC), azaz egyedi esemény szivárgóáram hibát okozhatnak mind a régebbi, mind az újabb SiC-eszközöknél. Az ANSTO-ban végzett Monte Carlo szimulációk feltárták, hogy a részecskék mélyebb behatolási képessége alapvetően befolyásolja a károsodás mértékét: ha például a diódák érzékeny részeit éri a becsapódás, ionizációs láncreakció alakul ki, ami tartós szerkezeti hibákat idézhet elő.

Kritikus rétegek és védelmi trükkök

Bizonyos részek, például a forrás vagy a kapufém vezetékei védettebbnek bizonyultak, azonban sok múlott azon, pontosan hova csapódott be a részecskenyaláb. Amikor a sugárzás nem közvetlenül a forráspadra irányult, egy védő poliimid réteg akadályozta meg, hogy a részecskék mélyebbre jussanak.

Mi történik sugárzáskor?

Egy másik kísérletben nehézion-besugárzással modellezték, hogyan okoz hibát a SELC SiC-diódákban, illetve mely kristályrétegek hajlamosabbak a roncsolódásra. Az eredmények szerint a legsúlyosabb szivárgóáram-romlás akkor jelentkezett, ha az ionpálya rövidebb volt a felső kristályréteg vastagságánál. Az alkalmazott mérési módszerek segítik a jövőbeli sugárzásálló eszközök fejlesztését.

2025, adrienne, phys.org alapján